特許 6095361 ロボット制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6095361

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】ロボット制御システム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/02 20060101AFI20170306BHJP

   B25J 19/00 20060101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   B25J13/02

   B25J19/00 K

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-281978(P2012-281978)

(22)【出願日】2012年12月26日

(65)【公開番号】特開2014-124703(P2014-124703A)

(43)【公開日】2014年7月7日

【審査請求日】2015年12月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(72)【発明者】

【氏名】谷 信博

【審査官】 木原 裕二

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／１１９３７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−３４１３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／１３７２３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００１０００６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１０６２９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２７９２４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００７８６１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２９７８９０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００ − ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットと、充電可能な二次電池で作動する可搬式操作装置と、この可搬式操作装置と無線通信により接続され、前記可搬式操作装置から入力された教示データに基づいて前記ロボットを自動運転する一方、前記無線通信が途絶えたときに前記ロボットを非常停止させる非常停止機能を有するロボット制御装置と、を備えたロボット制御システムにおいて、
前記自動運転中に前記二次電池の充電量が予め定めた第１の所定値以下になった場合は、前記非常停止機能を無効化する制御手段を備え、
前記可搬式操作装置は前記二次電池からの電源供給を制御するための電源ボタンを備え、
前記制御手段は前記二次電池から電源が供給された状態で前記電源ボタンが長押し操作されると、前記二次電池の充電量に関係なく、押下時間に応じて前記非常停止機能の無効化および前記電源遮断を順番に実行することを特徴とするロボット制御システム。

【請求項2】

前記制御手段は、前記二次電池の充電量が前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値以下になったときに警告を発することを特徴とする請求項１記載のロボット制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボット制御装置と可搬式操作装置との間で無線通信によって各種データを送受信するロボット制御システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、ロボットを動作制御するロボット制御装置と、ロボットを操作するための可搬式操作装置との間の通信を、ＩＥＥＥ８０２の規格に対応したネットワーク通信技術により無線化した産業用のロボット制御システムが提案されている（特許文献１、２参照）。以下、これらの特許文献に記載された従来のロボット制御システムについて説明する。

【0003】

図４は、可搬式操作装置とロボット制御装置の間の通信を無線により行うようにしたロボット制御システム５１の構成図である。同図に示すように、ロボット制御システム５１は、アーク溶接、スポット溶接等の作業を行うロボットＲ、作業者ＨＭが教示作業を行う際に用いる可搬式操作装置ＴＰ、そしてロボットＲの動作制御を行うロボット制御装置ＲＣから大略構成される。可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとは無線通信が可能になっており、１対１の対向通信が行われる。

【0004】

ロボットＲは、防護柵５２の内側領域に設置されており、手首部先端にはアーク溶接トーチ、スポット溶接ガン等の作業ツールＴが取り付けられている。

【0005】

可搬式操作装置ＴＰは、各種データを表示する表示部としてのディスプレイ５、ロボットＲに教示操作を行うためのキーボード６、ロボットＲを非常停止させるための非常停止スイッチ４、および電源ボタン７を備えている。内部には二次電池（図示せず）を備えており、電源ボタン７により二次電池からの電源供給が可能となっている。可搬式操作装置ＴＰからの信号（以下では教示操作信号という）は、無線通信によりロボット制御装置ＲＣに送信される。教示操作信号には、ロボットＲを手動操作により移動させるためのジョグ送り信号、ロボットＲの作業位置を記憶する教示信号、緊急時にロボットＲを非常停止させる非常停止信号等が含まれる。これら教示操作信号が送信されることにより、ロボット制御装置ＲＣは、ロボットＲのジョグ送り操作、教示データの作成、非常停止等の各処理を行う。

【0006】

ロボット制御装置ＲＣは、可搬式操作装置ＴＰからの入力に従って教示データを作成し、内部の記憶部（図示せず）に記憶する。また、外部から起動信号が入力されることにより教示データを再生する。この結果、ロボットＲが自動運転される。接続ケーブル５４は、ロボットＲの自動運転時にロボット制御装置ＲＣと可搬式操作装置ＴＰとを電気的に接続するための接続手段であり、可搬式操作装置に対してコネクタ（図示せず）を介して着脱可能に構成されている。可搬式操作装置ＴＰが接続ケーブル５４で電気的に接続されている間は、二次電池が充電されるようになっている。

【0007】

図５は、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間の送受信データについて説明するための図である。同図に示すように、可搬式操作装置ＴＰは作業者ＨＭからの入力に基づいて操作データＤｓ（教示操作信号）を生成し、送信部７２を介してロボット制御装置ＲＣに送信する。ロボット制御装置ＲＣは、操作データＤｓを受信部６２により受信して解釈し、教示処理を行う。また、ロボット制御装置ＲＣは、表示データＤｈを生成して送信部６１により送信し、可搬式操作装置ＴＰは表示データＤｈを受信部７１により受信し、図示しない表示制御部がディスプレイ５に表示させるための表示処理を行う。

【0008】

可搬式操作装置ＴＰに備えられた非常停止スイッチ４が押下された場合には、送信部７２にて、非常停止スイッチ４が押下された旨の操作データＤｓを生成し、ロボット制御装置ＲＣに送信する。ロボット制御装置ＲＣでは、受信した操作データＤｓに基づいてロボットＲを非常停止させる処理を行う。すなわち、ロボットＲの駆動モータへの電源供給を停止することにより、ロボットＲを即座に停止させる。なお、非常停止スイッチ４が押されなくても、無線通信中にノイズ、電波強度不足等が原因で一時的に通信が遮断されたような場合は、ロボットＲが非常停止するように構成されている。これらの処理のことを、以下では、非常停止機能と呼ぶ。

【0009】

図４に戻り、従来のロボット制御システムは、接続ケーブル５４による可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの電気的接続が確立されていない状態（充電されていない状態）を検出する検出手段（図示せず）を備えている。この検出手段を用いて、特許文献１および２では、以下の手段を講じている。

【0010】

すなわち、特許文献１においては、ロボットＲの自動運転中に可搬式操作装置ＴＰの電気的接続が確立されていない状態を上記検出手段が検出すると、警告を発するように構成している。このことによって、二次電池の充電不足による通信途絶のためにロボットＲが非常停止して生産ラインが停止することを未然に防止している。さらに、電気的接続が確立されていない場合は、通信は無線で行われるように構成されていることから、警告に従って可搬式操作装置を接続しなくても自動運転を継続することができる。しかしながら、警告が発せられたにも関わらず自動運転を継続した場合、時間の経過につれて二次電池の充電量が低下するために、最終的に非常停止信号が入力されてしまい、生産ラインを停止させてしまう問題がある。

【0011】

この問題に対し、特許文献２では、ロボットＲを自動運転する際は可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの無線通信を終了した状態が好ましいとし、ロボットの自動運転中に電気的接続が確立されていない状態を上記検出手段が検出すると、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの無線通信を終了し、上述した非常停止機能が働かないようにして自動運転を継続させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２００８−８０４７５号公報

【特許文献2】国際公開ＷＯ２００９／１１９３７９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

特許文献２では、ロボットＲの自動運転中に電気的接続が確立されていない状態を検出手段が検出すると、即座に可搬式操作装置ＴＰとの無線通信を終了している。このため、自動運転中に作業者が接続ケーブル５４による電気的接続を解除して（すなわち可搬式操作装置ＴＰを持ち出して）、ディスプレイ５に表示される内容を見たり、自動運転と並行して起動可能な別の機能を使うことができないという問題がある。

【0014】

そこで、本発明は、自動運転中に可搬式操作装置の電気的接続が確立されていない状態を検出したとしても即座に無線通信を終了するのではなく、可搬式操作装置の駆動源である二次電池の充電量が、予め定めたレベルになるまで可搬式操作装置を使用可能な状態に維持するロボット制御システムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、
ロボットと、充電可能な二次電池で作動する可搬式操作装置と、この可搬式操作装置と無線通信により接続され、前記可搬式操作装置から入力された教示データに基づいて前記ロボットを自動運転する一方、前記無線通信が途絶えたときに前記ロボットを非常停止させる非常停止機能を有するロボット制御装置と、を備えたロボット制御システムにおいて、
前記自動運転中に前記二次電池の充電量が予め定めた第１の所定値以下になった場合は、前記非常停止機能を無効化する制御手段を備え、
前記可搬式操作装置は前記二次電池からの電源供給を制御するための電源ボタンを備え、
前記制御手段は前記二次電池から電源が供給された状態で前記電源ボタンが長押し操作されると、前記二次電池の充電量に関係なく、押下時間に応じて前記非常停止機能の無効化および前記電源遮断を順番に実行することを特徴とするロボット制御システムである。

【0017】

請求項２の発明は、前記制御手段は、前記二次電池の充電量が前記第１の所定値よりも大きい第２のレベルになったときに警告を発することを特徴とする請求項１記載のロボット制御システムである。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、自動運転中も無線通信を用いた可搬式操作装置の操作を可能にして利便性を向上させつつ、二次電池の充電量不足が懸念される状態のときは非常停止機能を無効化することにより生産ラインの停止リスクを低減することができる。さらには、可搬式操作装置に備えた電源ボタンが長押し操作されると、二次電池の充電量に関係なく、押下時間に応じて非常停止機能の無効化および電源遮断を順番に実行するようにしたことによって、充電量の低下を待つことなく、作業者が任意のタイミングで非常停止機能を無効化することができるので、利便性をも向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明に係るロボット制御システムのブロック図である。

【図2】本発明の実施形態１に係る可搬式操作装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【図3】本発明の実施形態２に係る可搬式操作装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】可搬式操作装置とロボット制御装置の間の通信を無線により行うようにしたロボット制御システムの構成図である。

【図5】可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間の送受信データについて説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

［実施の形態１］
図１は、本発明の第１実施形態を示すロボット制御システムのブロック図である。ロボット制御システム１は、ロボットＲを動作制御するロボット制御装置ＲＣ、ロボットＲの操作を行うための可搬式操作装置ＴＰ、この可搬式操作装置ＴＰを充電するための充電装置ＣＵを備えている。

【0022】

まず、可搬式操作装置ＴＰについて説明する。可搬式操作装置ＴＰは、自動運転中にロボットＲを手動で緊急停止させるための非常停止スイッチ４、教示データ等の各種データが表示されるディスプレイ５、ロボットＲに対するジョグ送り信号や教示信号を入力するためのキーボード６、中央演算処理装置であるＣＰＵ３３、一時的な計算領域であるＲＡＭ３４、ロボット制御装置ＲＣと通信を行うための送受信機３２、可搬式操作装置ＴＰの駆動源としての二次電池３６、この二次電池３６からの電源供給を入／切する電源ボタン７、各種データを記憶するためのハードディスクや半導体メモリからなる記憶部１５、制御中枢である主制御部３５の各部を備えている。なお、各部はバス３９を介して接続されている。

【0023】

上述した二次電池３６は、充電装置ＣＵにより充電することが可能になっている。具体的には、可搬式操作装置ＴＰを充電装置ＣＵの所定位置に搭載することによって、図示しない充電回路が充電装置ＣＵに電気的に接続され、二次電池３６が充電される。充電装置ＣＵの電源は、ロボット制御装置ＲＣから供給しても良いし、商用電源から供給するようにしても良い。

【0024】

送受信機３２は、無線ＬＡＮインタフェースを有しており、ロボット制御装置ＲＣと可搬式操作装置ＴＰとの間で無線通信を行う。記憶部１５の接続情報格納部４７には、ロボット制御装置ＲＣと通信を行うための接続情報が記憶されている。接続情報とは、例えばＩＰアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイ、ＭＡＣアドレス等を指す。

【0025】

主制御部３５は、図示しないオペレーティングシステム上で上記各部の総括的な制御を行うと共に、ソフトウェアプログラムとしての表示制御部４５、キー入力監視部４６、通信処理部４１、充電量計測部４８および電源制御部４９等を備えている。表示制御部４５は、ディスプレイ５に表示用データを表示する。キー入力監視部４６は、キーボード６からのキー入力を監視する。通信処理部４１は、ロボット制御装置ＲＣとの通信確立・遮断処理および通信そのものを制御する処理を行う。また、接続したロボット制御装置ＲＣの識別番号、ＩＰアドレス等のネットワーク接続情報等を記憶部１５やＲＡＭ３４に記憶する処理を行う。キーボード６によって入力された各種データは、通信処理部４１および送受信機３２を介してロボット制御装置ＲＣにパケット形式のデータで送信される。充電量計測部４８は、二次電池の充電量を所定の計測周期で計測する。電源制御部４９は、可搬式操作装置ＴＰ自身の電源を入／切するものであり、電源ボタン７を押下することにより、二次電池からの電源供給および電源遮断を制御する。

【0026】

次に、ロボット制御装置ＲＣについて説明する。ロボット制御装置ＲＣは、中央演算処理装置であるＣＰＵ１３、一時的な計算領域であるＲＡＭ１４、制御中枢となる主制御部１６、教示データ等の各種データや定数等を記憶するためのハードディスクや半導体メモリからなる記憶部１９、ロボットＲの軌跡演算等を行って演算結果を駆動信号として駆動指令部１８に出力する動作制御部１７、ロボットＲの各サーボモータを回転制御するためのサーボ制御信号を出力する駆動指令部１８、可搬式操作装置ＴＰと通信を行うための送受信機１２の各部を備えている。なお、各部はバス９を介して接続されている。

【0027】

送受信機１２は、無線ＬＡＮインタフェースを有しており、ロボット制御装置ＲＣと可搬式操作装置ＴＰとの間で無線通信を行う。記憶部１９の教示データ格納部３０には、可搬式操作装置ＴＰからの入力に応じて作成された教示データが記憶されている。接続情報格納部２７には、可搬式操作装置ＴＰと通信を行うための接続情報が記憶されている。接続情報とは、例えばＩＰアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイ、ＭＡＣアドレス等を指す。

【0028】

主制御部１６は、図示しないオペレーティングシステム上で上記各部の総括的な制御を行うと共に、ソフトウェアプログラムとしての通信処理部２１、表示処理部２５および解釈実行部２６等を備えている。通信処理部２１は、可搬式操作装置ＴＰとの通信処理を行う。表示処理部２５は、可搬式操作装置ＴＰのディスプレイ５に表示する表示用データを生成する。解釈実行部２６は、教示データ格納部３０に記憶された教示データを解釈して動作制御部１７に動作制御信号を出力する。

【0029】

このように、ロボット制御システム１においては、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間で無線通信が可能に構成されている。また、無線通信中にノイズや電波強度不足等が原因で一時的に通信が遮断されたような場合においては、ロボットＲを非常停止させる非常停止機能を有している。以下、上記のように構成されたロボット制御システム１における作用について説明する。

【0030】

図２は、可搬式操作装置ＴＰの主制御部３５で実行される処理の様子を示すフローチャートである。本実施形態では、自動運転中でも可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの無線通信を継続する一方で、二次電池３６の充電量が所定値以下になった場合に、上述した非常停止機能を無効化するように構成している。より好ましくは、充電量が上記所定値よりも大きい段階で警告を発して作業者に注意喚起を促しておくと良い。以下、充電量の残量に応じて、まず警告を発し、その後、充電量がさらに低くなった段階で非常停止機能を無効化する処理について説明する。なお、上記所定値（非常停止機能を無効化する場合の判断基準となる充電量）は、非常停止機能の無効化処理に要する時間を確保できる程度の充電量をプリセットしておく。任意の値を可搬式操作装置ＴＰによって設定できるようにしておくとさらに良い。

【0031】

同図のステップＳ１において、上述した充電量計測部４８により計測された充電量を取得してＲＡＭ３４に記憶する。

【0032】

ステップＳ２において、計測された充電量を確認し、充電量が第２所定値以下であるか否かを判断する。第２所定値とは、非常停止機能を無効化する時期が近づいていることを作業者に知らせるための判断基準となる充電量である。充電量が第２所定値以下でない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１に戻って次の計測周期での判断を行う。充電量が第２所定値以下である場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ３に移行する。

【0033】

ステップＳ３において、充電量が第１所定値以下であるか否かを判断する。第１所定値とは、非常停止機能を無効化する判断基準となる充電量である。充電量が第１所定値以下でない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ４に移行し、表示制御部４５に警告表示を行うための指令を出力する。この警告表示により、非常停止機能を無効化する時期が近づいていることを作業者に知らせている。充電量が第１所定値以下である場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ５に移行する。

【0034】

ステップＳ５において、通信処理部４１により非常停止機能を無効化するための指令をロボット制御装置ＲＣに出力する。

【0035】

ステップＳ６において、表示制御部４５により非常停止機能を無効化した旨をディスプレイ５に表示し、ステップＳ７に移行する。無効化した旨の表示は、ロボット制御装置ＲＣから非常停止機能を無効化した旨のアンサーを待ってから行うことが望ましいが、ここでは簡略化するために説明を省略する。

【0036】

ステップＳ７において、電源制御部４９によりシャットダウン処理を行った上で電源を遮断する。以上で処理は終了である。

【0037】

以上説明したように、本発明によれば、自動運転中も無線通信を用いた可搬式操作装置ＴＰの操作を可能にして利便性を向上させつつ、二次電池の充電量不足が懸念される状態のときは非常停止機能を無効化することによって、生産ラインの停止リスクを低減することができる。

【0038】

また、非常停止機能の無効化前に警告を発するようにしたことによって、作業者に注意喚起を与えることができる。すなわち、作業者が可搬式操作装置ＴＰを継続して使用したい場合は充電装置ＣＵにより充電を行うなど、事前に対策を講じておくことができる。

【0039】

さらに、本実施形態１においては、非常停止機能を無効化した後、可搬式操作装置ＴＰのシャットダウン処理および電源遮断処理を行うようにした。この処理がない場合は、二次電池３６の充電量が完全になくなった段階で、突然、電源が遮断されることになるため、オペレーティングシステムを正常終了できなかったことが原因で次回起動時に動作が不安定になったり、起動そのものができなくなる不具合が考えられる。本発明では、非常停止機能を無効化した後に自動的に可搬式操作装置ＴＰのシャットダウン処理および電源遮断処理を行うようにしたことによって、上述した不具合を未然に防止することができる。

【0040】

［実施の形態２］
次に、本発明の実施形態２について説明する。実施形態１では、充電量の低下に応じて自動的に非常停止機能を無効化したり、シャットダウン処理および電源遮断処理を実行するようにした。実施形態２では、充電量の低下に応じた上記処理に加えて、充電量に関係なく、作業者の意志により上記処理を実行できるようにしている。より具体的には、二次電池３６から電源が供給された状態で電源ボタン７が長押し操作されると、二次電池の充電量に関係なく、押下時間に応じて非常停止機能の無効化および電源遮断を順番に実行するようにしている。

【0041】

図３は、実施形態２における可搬式操作装置ＴＰの主制御部３５で実行される処理の様子を示すフローチャートである。

【0042】

同図のステップＳ１において、電源ボタン７が押下されたか否かを確認する。押下されている場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２において、押下時間の計測を開始する。

【0043】

ステップＳ３において、押下時間が予め定めた所定時間（例えば２秒）以上経過したかを確認する。所定時間以上経過していない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ２に戻り、押下時間の計測を継続する。所定時間以上経過した場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ４に移行する。
ステップＳ４において、非常停止機能を無効化するための指令をロボット制御装置ＲＣに出力する。

【0044】

ステップＳ５において、表示制御部４５により非常停止機能を無効化した旨をディスプレイ５に表示し、ステップＳ６に移行する。無効化した旨の表示は、ロボット制御装置ＲＣから非常停止機能を無効化した旨のアンサーを待ってから行うことが望ましいが、ここでは簡略化するために説明を省略する。

【0045】

ステップＳ６において、電源ボタン７の押下が継続されているか否かを確認する。押下が継続されていない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１に戻る。押下が継続している場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ７に移行する。

【0046】

ステップＳ７において、電源制御部４９によりシャットダウン処理を行った上で電源を遮断する。以上で処理は終了である。

【0047】

以上説明したように、実施形態２においては、電源ボタン７が長押し操作されると、二次電池の充電量に関係なく、押下時間に応じて非常停止機能の無効化および電源遮断を順番に実行するようにした。このようにすることによって、充電量の低下を待つことなく、作業者が任意のタイミングで非常停止機能を無効化することができるので、利便性が向上する。

【符号の説明】

【0048】

１ ロボット制御システム
４ 非常停止スイッチ
５ ディスプレイ
６ キーボード
７ 電源ボタン
９ バス
１２ 送受信機
１３ ＣＰＵ
１４ ＲＡＭ
１５ 記憶部
１６ 主制御部
１７ 動作制御部
１８ 駆動指令部
１９ 記憶部
２１ 通信処理部
２５ 表示処理部
２６ 解釈実行部
２７ 接続情報格納部
３０ 教示データ格納部
３２ 送受信機
３３ ＣＰＵ
３４ ＲＡＭ
３５ 主制御部
３６ 二次電池
３９ バス
４１ 通信処理部
４５ 表示制御部
４６ キー入力監視部
４７ 接続情報格納部
４８ 充電量計測部
４９ 電源制御部
５１ ロボット制御システム
５２ 防護柵
５４ 接続ケーブル
６１ 送信部
６２ 受信部
７１ 受信部
７２ 送信部
ＣＵ 充電装置
Ｄｈ 表示データ
Ｄｓ 操作データ
ＨＭ 作業者
Ｒ ロボット
ＲＣ ロボット制御装置
Ｔ 作業ツール
ＴＰ 可搬式操作装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】